JP4069795B2 - 油圧走行駆動装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はホイールローダ等の作業車両に用いられるHST(Hydrostatic Transmission(静油圧式無段変速機)付きの油圧走行駆動装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、HST車両の油圧走行駆動装置として、可変容量型の油圧ポンプと、可変容量型の油圧モータを主管路で接続して閉回路を構成し、アクセルペダルを戻したときに油圧ポンプの容量を減少させてモータ出口側の主管路にブレーキ圧力を発生させ、このブレーキ圧力を油圧ポンプによりトルク変換して原動機に吸収させ、減速作用を得るように構成したものが一般的である(たとえば特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開平6−265013号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような従来のHST車両によると、上記のようにポンプ容量の減少によって発生するブレーキ圧力を利用した減速作用しか働かず、一般の重車両に装備されているリターダ等による補助制動機能は働かない構成となっている。
【0005】
このため、HST車両においても、長い坂路を下るときのブレーキパッドの摩耗やベーパーロックの発生を防止する上で、一般重車両と同様の補助制動機能を装備することが望まれていた。
【0006】
しかし、一般重車両に搭載された補助制動装置をそのまま転用すると、付加設備及び改造の費用が高くなり、コストが高騰するという問題があった。
【0007】
そこで本発明は、走行駆動源である可変容量型の油圧モータを利用して補助制動機能を働かせることができる油圧走行駆動装置を提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、原動機によって駆動されかつ原動機の回転数に応じて容量が高回転数で大容量となる方向に変化する可変容量型の油圧ポンプと、この油圧ポンプによって駆動される走行駆動源としての可変容量型の油圧モータとが主管路により接続されて閉回路が構成され、アクセルによる加速操作時には上記油圧ポンプの容量を増加させてモータ入口側の主管路に加速圧力を発生させ、アクセルによる減速操作時には上記油圧ポンプの容量を減少させてモータ出口側の主管路にブレーキ圧力を発生させ、このブレーキ圧力を上記油圧ポンプによりトルク変換して原動機に吸収させることにより減速作用を得るように構成された油圧走行駆動装置において、上記油圧モータの容量を制御するレギュレータと、補助制動作用を働かせることを目的とするアクセルによる補助制動操作が行われたときに上記レギュレータをモータ容量が増加する方向に作動させる制御手段とを具備し、上記モータ容量の増加によりモータ出口側の主管路にブレーキ圧を発生させ、このブレーキ圧力を上記油圧ポンプから原動機に伝達することにより原動機の回転数を増加させ、この原動機回転数の増加により油圧ポンプの容量を増加させるように構成されたものである。
【0009】
請求項2の発明は、請求項1の構成において、制御手段は、補助制動操作が行われたことを検出する補助制動操作検出手段と、この補助制動操作検出手段によって補助制動操作が検出されたときにレギュレータをモータ容量増加方向に作動させる作動指令信号を出力するコントローラとによって構成されたものである。
【0010】
請求項3の発明は、請求項2の構成において、補助制動操作検出手段は、原動機の回転数を指令するアクセルの操作量を検出し、コントローラは、検出されたアクセル操作量の減少度合いが設定値以上になったときに補助制動操作が行われたとして作動指令信号を出力するように構成されたものである。
【0011】
請求項4の発明は、請求項2または3の構成において、補助制動操作検出手段は、原動機の回転数を指令するアクセルの操作量を検出し、制御手段は、検出されたアクセル操作量が設定値以下になったときに補助制動操作が行われたとして作動指令信号を出力するように構成されたものである。
【0012】
請求項5の発明は、請求項1乃至4のいずれかの構成において、補助制動選択手段を備え、制御手段は、この補助制動選択手段によって補助制動を行う旨の選択が行われたことを条件としてレギュレータをモータ容量が増加する方向に作動させるように構成されたものである。
【0013】
請求項6の発明は、請求項1乃至5のいずれかの構成において、制御手段は、補助制動操作が行われたときに、原動機の排気ブレーキを作用させるように構成されたものである。
【0014】
請求項7の発明は、請求項1乃至6のいずれかの構成において、制御手段は、レギュレータをモータ容量が増加する方向に作動させると同時にブレーキ警告灯を点灯させるように構成されたものである。
【0015】
上記構成によると、減速時にオペレータが補助制動操作を行うと、制御手段の作用によってモータ容量が増加し、油圧モータからの流出流量が増加するため、モータ出口側にブレーキ圧力が発生する。
【0016】
これにより、減速操作に基づく油圧ポンプの容量減少によって働く本来のブレーキ作用と、上記モータ容量の増加によって働くブレーキ作用(補助制動作用)とによって通常時よりも大きなブレーキ圧力が働き、これがポンプでトルク変換されて原動機に伝えられることにより、大きな減速度で減速作用が働く。
【0017】
すなわち、HST車両において一般重車両と同様の補助制動機能を得ることができる。
【0018】
しかも、HST車両が元々持っている油圧モータの容量増加作用と原動機の動力吸収作用を利用して補助制動作用を働かせるため、付加設備費及び改造費が安くてすむ。
【0019】
この場合、請求項3ではアクセル操作量の減少度合いが設定値以上のときに、請求項4ではアクセル操作量が設定値以下になったときにそれぞれ補助制動作用が働く。
【0020】
また、請求項5の構成によると、補助制動選択手段によって補助制動を行う旨の選択が行われた状態(たとえばスイッチのオン操作)でのみ補助制動作用が働くため、たとえば平坦路では補助制動作用を働かせないでスムーズな走行状態を得る等、走行状況やオペレータの好み等に応じた選択が可能となる。
【0021】
請求項6の構成によると、急で長い下り坂等の走行時に、一般重車両で用いられる排気ブレーキを併用してさらに大きな減速度を得ることができる。
【0022】
請求項7の構成によると、補助制動作用が行われている間はブレーキ警告灯が点灯するため、とくに公道走行時に後続車に大減速状態であることを表示し、追突等の危険を回避することができる。
【0023】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図によって説明する。
【0024】
図1において、1は原動機で、この原動機1により減速機2を介して双方向型で可変容量型の主油圧ポンプ3が駆動される。
【0025】
この主油圧ポンプ3の両側ポートは前進側及び後進側両主管路4,5を介して双方向型で可変容量型の油圧モータ6に接続され、これにより閉回路が構成されて、主油圧ポンプ3によって油圧モータ6が車両前進方向または後進方向に回転する。
【0026】
この油圧モータ6の回転力は変速機7、アクスル8を介して駆動輪9,9に伝えられ、これにより車両が走行する。
【0027】
主油圧ポンプ3はポンプレギュレータ10によって、油圧モータ6はモータレギュレータ11によってそれぞれ傾転が制御され、この両者の傾転の変化に応じて走行の加減速作用及び前後進切換作用が行われる。
【0028】
すなわち、ポンプレギュレータ10には、原動機1によって駆動される補助ポンプ12からの油が、図示しない切換スイッチによって切換制御される電磁切換弁13を介して送られる。
【0029】
この電磁切換弁13は、中立位置aと前進位置bと後進位置cとを有し、中立位置aではポンプレギュレータ6は図の左右いずれ側にも作動せず、主油圧ポンプ3が傾転0の状態となる。この状態では、両側主管路4,5のいずれにも圧油は供給されず、油圧モータ6も回転しないため、車両は停止状態となる。
【0030】
この状態から電磁切換弁13が前進位置bに切換わると、ポンプレギュレータ10が図右側に作動し、主油圧ポンプ3の傾転が0から一方向に増加して主管路4に圧油が供給される。これにより、油圧モータ6が前進方向に回転し、車両が前進する。
【0031】
これに対し、電磁切換弁13が後進位置cに切換わると、ポンプレギュレータ10が図左側に作動し、主油圧ポンプ3の傾転が反対方向に増加して主管路5に圧油が供給される。これにより、油圧モータ6が後進方向に回転し、車両が後進する。
【0032】
14は補助ポンプ12の吐出流量に応じた圧力を発生させる絞りで、この絞り14によって発生した圧力が減圧弁15により減圧され、図2中に示すポンプ容量指令圧力として電磁切換弁13経由でポンプレギュレータ10に送られる。
【0033】
16は低圧リリーフ弁、17,17は回路圧力の最大値を規制するオーバーロードリリーフ弁である。
【0034】
なお、主油圧ポンプ3と油圧モータ6は閉回路で接続されているが、それぞれドレン回路を通じて回路内の油が流出するため、補助ポンプ12からの油がチェック弁18,18を介して両側主管路4,5に補充される。
【0035】
一方、モータレギュレータ11には、両側主管路4,5の圧力(回路圧力)がモータ容量を減少させる方向の圧力としてチェック弁19,19経由で導入されるとともに、補助油圧源20から電磁比例減圧弁(以下、レギュレータ制御弁という)21を介して図3中に示すモータ容量指令圧力がモータ容量を増加させる方向の圧力として導入される。
【0036】
レギュレータ制御弁21は、制御手段を構成するコントローラ22からの指令信号に基づいて開度が変化し、これによって上記容量指令圧力が変化する。
【0037】
また、アクセルペダル23の操作量(アクセル操作量)を検出するアクセル操作量検出手段としてのアクセルセンサ24が設けられるとともに、補助制動選択手段としての補助制動スイッチ25が設けられ、これらからの信号がコントローラ22に入力される。
【0038】
26はブレーキペダル、27はこのブレーキペダル26が操作されたときに点灯するブレーキ警告灯で、この装置においてはブレーキペダル26の操作がないときでも、補助制動作用が行われている間、コントローラ22からの信号によってブレーキ警告灯27を点灯させるように構成されている。
【0039】
次にこの装置の作用を説明する。
【0040】
通常走行時
補助制動スイッチ25が操作されないときは、HST車両の通常の走行動作が行われる。
【0041】
すなわち、電磁切換弁13をたとえば前進位置bに切換えた状態でアクセルペダル24を踏み込むと、原動機1の回転数が増加し、この原動機1の回転数に応じたポンプ容量指令圧力(減圧弁15の二次圧)が電磁切換弁13経由でポンプレギュレータ10に送られる。
【0042】
これにより、ポンプレギュレータ10が作動し、図2に示すように主油圧ポンプ3の容量が指令圧力の上昇に応じて増加するため、モータ入口側の主管路4に加速圧力が発生して車両が前進を開始する。
【0043】
そして、車両速度の上昇とともに回路圧力が図3のPaよりも小さくなると、同図に示すように油圧モータ6の容量が減少して車両がさらに加速する。
【0044】
登坂時には、主管路4に登坂勾配に応じた負荷圧が発生し、回路圧力が図3のPbよりも大きくなるとモータ容量が増加して車両速度が低下する。
【0045】
また、アクセルペダル24を戻すと、原動機1の回転数低下、これに伴うポンプ容量指令圧力の低下によって主油圧ポンプ3の容量が減少し、モータ出口側の主管路5にブレーキ圧力が発生して車両速度が低下する。
【0046】
なお、主管路5のブレーキ圧力は、通常はPbよりも低く、モータ容量は小さいままとなる。
【0047】
補助制動作用時
補助制動スイッチ25が操作された状態での走行中、アクセルペダル23を急激に戻すと、補助制動作用が働く。
【0048】
図4のフローチャートを併用して説明すると、補助制動スイッチ25がオンの状態で(ステップS1でYESのとき)、アクセルセンサ24によって検出されるアクセル操作量の減少の度合いが予め設定された値以上(ステップS2でYES)の場合に、コントローラ22からレギュレータ制御弁21にモータ容量増加信号が送られ(ステップS3)、同制御弁21からモータレギュレータ11にモータ容量を増加させる圧力が供給される。
【0049】
これにより、回路圧力に関係なく油圧モータ6の容量が増加する(たとえばモータ容量が最大となる)ため、同モータ6からの排出流量が増加して主管路5にブレーキ圧力が発生する。
【0050】
このとき、主管路5には、前記のようにアクセルペダル23が戻されることによって、ポンプ容量の減少に基づく本来のブレーキ圧力が発生するため、これらの和によって通常走行時よりも大きなブレーキ力が作用し、これが主油圧ポンプ3でトルク変換されて原動機1に伝えられるることにより、大きな減速度で車両が減速する。
【0051】
なお、補助制動スイッチ25がオフの場合、及びアクセル操作量の減少度合いが設定値未満の場合は、通常走行時の制御信号がコントローラ22からレギュレータ制御弁21に送られる(ステップS4)。
【0052】
このように、HST車両において、一般重車両と同様の補助制動機能を得ることができ、長い坂路を下るときのブレーキパッドの摩耗やベーパーロックの発生を防止することができる。
【0053】
また、このときコントローラ22からの信号によってブレーキ警告灯27が点灯し、後続車両に大制動状態であることを表示して追突を回避することができる。
【0054】
他の実施形態
(1)上記実施形態では、アクセルペダル23が急激に戻される操作を、補助制動作用を働かせることを目的とするオペレータの補助制動操作として補助制動作用を働かせるように構成したが、これに代えて、アクセルペダル23の操作量が設定値以下(たとえばローアイドル位置相当以下)となったことを補助制動操作として補助制動作用を働かせるように構成してもよい。
【0055】
あるいは、アクセルペダル23の急激な戻し操作と、同操作量が設定値以下になったことのいずれの場合も補助制動作用を働かせるように構成してもよい。
【0056】
(2)補助制動作用が働いている間、自動的に、またはオペレータのスイッチ操作等による選択に応じて、図1中に二点鎖線で示すようにコントローラ22から原動機1に排気ブレーキ信号を送り、一般重車両で用いられる排気ブレーキを働かせるように構成してもよい。
【0057】
こうすれば、モータ容量の増加による補助制動作用に排気ブレーキが加わることでさらに大きな制動力が得られ、急で長い下り坂等の走行時に威力を発揮する。
【0058】
(3)上記実施形態では、モータレギュレータ11を制御するレギュレータ制御弁21として電磁比例減圧弁を用いたが、モータレギュレータ11に圧力を加える位置と加えない位置との間で切換わる電磁切換弁を用いてもよい。
【0059】
【発明の効果】
上記のように本発明によると、HST車両において、補助制動操作が行われたときにモータ容量を増加させることにより、一般重車両と同様の補助制動機能を得ることができる。
【0060】
しかも、HST車両が元々持っている油圧モータの容量増加作用と原動機の動力吸収作用を利用して補助制動作用を働かせるため、付加設備費及び改造費が安くてすむ。
【0061】
また、請求項5の発明によると、補助制動選択手段によって補助制動を行う旨の選択が行われた状態でのみ補助制動作用が働くため、たとえば平坦路では補助制動作用を働かせないでスムーズな走行状態を得る等、走行状況やオペレータの好み等に応じた選択が可能となる。
【0062】
さらに、請求項6の発明によると、急で長い下り坂等の走行時に、一般重車両で用いられる排気ブレーキを併用してさらに大きな減速度を得ることができる。
【0063】
請求項7の発明によると、補助制動作用が行われている間はブレーキ警告灯が点灯するため、とくに公道走行時に後続車に大減速状態であることを表示し、追突等の危険を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態を示す回路構成図である。
【図2】 実施形態における原動機の回転数とポンプ容量及びポンプ容量指令圧力の関係を示す図である。
【図3】 実施形態におけるモータ容量と回路圧力及びモータ容量指令圧力の関係を示す図である。
【図4】 実施形態の作用を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
1 原動機
3 主油圧ポンプ
4,5 閉回路を構成する主管路
6 油圧モータ
7 変速機
8 アクスル
9,9 駆動輪
10 ポンプ容量を制御するポンプレギュレータ
11 モータ容量を制御するモータレギュレータ
12 補助ポンプ
13 電磁切換弁
14 絞り
15 減圧弁
21 モータレギュレータを制御する電磁比例減圧弁
22 制御手段を構成するコントローラ
23 アクセルペダル
24 アクセル操作量検出手段としてのアクセルセンサ
25 補助制動選択手段としての補助制動スイッチ
26 ブレーキペダル
27 ブレーキ警告灯
28 ブレーキペダルの操作を検出するブレーキセンサ
Claims (7)
- 原動機によって駆動されかつ原動機の回転数に応じて容量が高回転数で大容量となる方向に変化する可変容量型の油圧ポンプと、この油圧ポンプによって駆動される走行駆動源としての可変容量型の油圧モータとが主管路により接続されて閉回路が構成され、アクセルによる加速操作時には上記油圧ポンプの容量を増加させてモータ入口側の主管路に加速圧力を発生させ、アクセルによる減速操作時には上記油圧ポンプの容量を減少させてモータ出口側の主管路にブレーキ圧力を発生させ、このブレーキ圧力を上記油圧ポンプによりトルク変換して原動機に吸収させることにより減速作用を得るように構成された油圧走行駆動装置において、上記油圧モータの容量を制御するレギュレータと、補助制動作用を働かせることを目的とするアクセルによる補助制動操作が行われたときに上記レギュレータをモータ容量が増加する方向に作動させる制御手段とを具備し、上記モータ容量の増加によりモータ出口側の主管路にブレーキ圧を発生させ、このブレーキ圧力を上記油圧ポンプから原動機に伝達することにより原動機の回転数を増加させ、この原動機回転数の増加により油圧ポンプの容量を増加させるように構成されたことを特徴とする油圧走行駆動装置。
- 制御手段は、補助制動操作が行われたことを検出する補助制動操作検出手段と、この補助制動操作検出手段によって補助制動操作が検出されたときにレギュレータをモータ容量増加方向に作動させる作動指令信号を出力するコントローラとによって構成されたことを特徴とする請求項1記載の油圧走行駆動装置。
- 請求項2記載の油圧走行駆動装置において、補助制動操作検出手段は、原動機の回転数を指令するアクセルの操作量を検出し、コントローラは、検出されたアクセル操作量の減少度合いが設定値以上になったときに補助制動操作が行われたとして作動指令信号を出力するように構成されたことを特徴とする油圧走行駆動装置。
- 請求項2または3記載の油圧走行駆動装置において、補助制動操作検出手段は、原動機の回転数を指令するアクセルの操作量を検出し、制御手段は、検出されたアクセル操作量が設定値以下になったときに補助制動操作が行われたとして作動指令信号を出力するように構成されたことを特徴とする油圧走行駆動装置。
- 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の油圧走行駆動装置において、補助制動選択手段を備え、制御手段は、この補助制動選択手段によって補助制動を行う旨の選択が行われたことを条件としてレギュレータをモータ容量が増加する方向に作動させるように構成されたことを特徴とする油圧走行駆動装置。
- 制御手段は、補助制動操作が行われたときに、原動機の排気ブレーキを作用させるように構成されたことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の油圧走行駆動装置。
- 制御手段は、レギュレータをモータ容量が増加する方向に作動させると同時にブレーキ警告灯を点灯させるように構成されたことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の油圧走行駆動装置。
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